不同堿液對雞蛋清凝膠特性的影響研究

葉 陽，王 洋，王凌云

(四川理工學(xué)院生物工程學(xué)院，四川自貢643000)

雞蛋清的氨基酸組成與人體的氨基酸組成非常接近，是食品中理想的蛋白質(zhì)。它具有良好的凝膠性、保水性、起泡性等功能性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于肉制品、魚糜制品、面制品等食品加工中［1］。鮮雞蛋加工成皮蛋起主要作用的主要是堿。皮蛋在我國已有幾百年的加工歷史，具有味美醇香、清涼爽口、久吃不膩的特點(diǎn)，是一種色、香、味、營養(yǎng)俱全的蛋類產(chǎn)品，深受國內(nèi)外消費(fèi)者青睞［2］。在傳統(tǒng)的皮蛋制作過程中，料液中的生石灰和純堿生成的氫氧化鈉通過蛋殼及蛋殼膜向蛋內(nèi)滲透是形成蛋清凝膠的主要因素。凝膠的形成不僅可以改進(jìn)食品形態(tài)和質(zhì)地，而且在提高食品的持水力、增稠等方面有諸多應(yīng)用［3］。然而這種加工方法耗時較長，一般30d以上，侯大軍和李洪軍［4］直接采用 NaOH、Na2CO3、NaHCO3等處理鴨蛋制作風(fēng)味皮蛋，最佳腌制時間為5d，加工周期大大縮短。雖然皮蛋的加工方法不斷改進(jìn)與提高，但其加工原理基本相同，都是鮮蛋在不同濃度的堿液中使蛋白蛋黃凝固。但是，由于蛋殼易破碎不易運(yùn)輸，雞蛋在浸泡過程中易出現(xiàn)壓損，堿液在雞蛋中的滲透不均勻等原因，將皮蛋蛋白凝膠直接應(yīng)用于食品工業(yè)十分不便。因此，食用堿對蛋清凝膠性質(zhì)的影響研究是科學(xué)利用蛋清及開發(fā)高附加值產(chǎn)品的前提和關(guān)鍵科學(xué)問題，也可以為皮蛋風(fēng)味腸的制作提供理論依據(jù)。然而到目前為止，堿液直接對蛋清凝膠特性影響的較為系統(tǒng)的研究仍少見報道，故本文比較系統(tǒng)地研究了食品工業(yè)中幾種常見的堿對蛋清凝膠特性的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

鮮雞蛋 市售;NaOH、KOH、Na2CO3均為分析純。

TA.XT.Plus物性測試儀 Stable Micro Systems(UK);YQ-Z-48B白度測定儀 杭州輕通儀器開發(fā)公司;TGL-16G臺式離心機(jī) 上海安亭科學(xué)儀器廠;PHS-2C精密pH計 上海虹益儀器儀表有限公司;HH-S4數(shù)顯恒溫水浴鍋、78HW-1型恒溫磁力攪拌器 金壇市醫(yī)療儀器廠。

1.2 實(shí)驗方法

1.2.1 蛋清的分離［5］將鮮雞蛋的蛋清手工分離，用磁力攪拌器攪拌至分散均勻，靜置2h后棄除底層臍帶等雜質(zhì)，置于4℃冰箱待用。

1.2.2 蛋清溶膠的制備及pH的測定 按表1分別配制不同濃度的NaOH、KOH和Na2CO3的溶液，將此溶液與分離得到的蛋清2∶8(V∶V)用磁力攪拌器攪拌均勻，制成蛋清溶膠并用精密 pH計直接測定其p H。

表1 不同濃度的NaOH、KOH和Na2 CO3的蛋清溶膠配制表Table 1 Preparation of different concentration of NaOH，KOH and Na2 CO3 egg white sol

1.2.3 凝膠的制備［6］將 35mL蛋清溶膠置于100mL燒杯中，保鮮膜封口，95℃水浴加熱20min，4℃水浴冷卻1h，置于4℃冰箱過夜后取出備用。

1.2.4 凝膠強(qiáng)度及破裂強(qiáng)度的測定 用TA.XT.Plus物性測試儀進(jìn)行凝膠強(qiáng)度及破裂強(qiáng)度的測定，參考Chin等［7］的方法并略作修改。測定前將雞蛋蛋清凝膠在室溫(22±2)℃放置30min，然后將待測樣品連同燒杯置于平臺上固定好，參數(shù)如下:探頭型號選擇P/0.5，測前速度、測試速度和測后速度均為1mm/s，觸發(fā)力為5g。下壓距離為4mm的最大力量為凝膠強(qiáng)度，下壓至10mm的最大力量為破裂強(qiáng)度。

1.2.5 凝膠白度及透明度測定 將凝膠切成(10×10×4)mm的小塊，采用白度測定儀測定。白度采用R457光學(xué)系統(tǒng)，光譜功率分布的峰值波長為457nm，半波寬44nm。標(biāo)準(zhǔn)白板白度為76.3。透明度采用Ry光學(xué)系統(tǒng)，以Ry=84%的白板為背襯，測定樣品r值;以黑阱為背襯，測定樣品r0值，然后按透明度鍵，顯示值即為透明度。

1.2.6 凝膠持水性測定 凝膠持水性(water holding capacity，WHC)參考 Kocher等［8］的方法并略作修改。將采用1.2.3方法制備的蛋清凝膠從冰箱中取出，測量前在室溫(22±2)℃放置30min。取3g不同的凝膠樣品加入離心管中，12000r/min離心15min，去除離心出的水分，稱量凝膠質(zhì)量。按下式計算凝膠持水性。

式中:m1為離心后凝膠質(zhì)量;m0為離心管質(zhì)量;m2為離心前凝膠質(zhì)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿對雞蛋清溶膠p H的影響

由圖1可知，3種堿液變化規(guī)律相似，隨著堿濃度的升高，溶膠的p H逐步提高。NaOH和KOH在其濃度相同時蛋清溶膠的 pH基本一致，濃度為0.1mol/L時，蛋清溶膠的p H由最初的9.16上升至12.0左右，上升約31.4%。Na2CO3對蛋清溶膠的p H影響較小，濃度達(dá)0.1mol/L時其pH為10.31，只上升了12.6%。根據(jù)羅賦毅等［9］的報道，皮蛋在整個腌制過程中，其pH一般在11以下。因此，NaOH和KOH在濃度≤0.04mol/L，Na2CO3在濃度≤0.1mol/L時，均滿足此要求。

圖1 三種堿液濃度對雞蛋清溶膠pH的影響Fig.1 Effect of 3 kinds of alkali concentration on pH of hen egg white sol

2.2 堿對雞蛋清凝膠強(qiáng)度的影響

離子強(qiáng)度增加，通常凝膠強(qiáng)度減小，原因是抑制了蛋白質(zhì)的相互作用［10］。由圖2可知，3種堿液變化規(guī)律基本相似，隨著堿濃度的升高，蛋清凝膠強(qiáng)度逐步降低。NaOH和KOH在其濃度相同時蛋清凝膠強(qiáng)度基本一致，濃度為0.1mol/L時，蛋清凝膠強(qiáng)度由最初的 156.2g分別下降至 49.1g和 56.8g，下降了68.6%和63.6%。Na2CO3對蛋清凝膠強(qiáng)度影響較小，濃度達(dá)0.1mol/L時其凝膠強(qiáng)度為89.1g，只下降了42.9%。而Na2CO3濃度為0.02mol/L時，蛋清凝膠強(qiáng)度有微弱上升，為163.6g。這可能是由于此時p H較低，低濃度Na2CO3的異種電荷離子中和了蛋白質(zhì)的電荷，從而使蛋白疏水作用和二硫鍵作用增大，有利于蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定［11］。堿對蛋清凝膠強(qiáng)度的影響與溶膠的p H有一定的相關(guān)性，當(dāng)滿足p H＜11時(皮蛋的 p H)，即 NaOH和 KOH濃度≤0.04mol/L，Na2CO3濃度≤0.1mol/L時，不同堿濃度的蛋清凝膠強(qiáng)度在70g以上。pH過高，對蛋清的凝膠強(qiáng)度有不利影響。

圖2 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠強(qiáng)度的影響Fig.2 Effect of 3 kinds of alkali concentration on strength of hen egg white gel

2.3 堿對雞蛋清凝膠破裂強(qiáng)度的影響

由圖3可知，在Na2CO3濃度＜0.04mol/L時，蛋清凝膠的破裂強(qiáng)度隨著堿濃度的增加而升高;Na2CO3濃度為0.04mol/L時凝膠的破裂強(qiáng)度最大，為428.8g;之后破裂強(qiáng)度有所下降。而 NaOH和KOH在濃度為0.02mol/L時，蛋清凝膠破裂強(qiáng)度達(dá)最大，分別為300.4g和301.3g，當(dāng)濃度 ＞0.02mol/L時，凝膠破裂強(qiáng)度下降。這可能是由于蛋清凝膠的破裂強(qiáng)度同時受到pH和離子強(qiáng)度的影響。當(dāng)凝膠的破裂強(qiáng)度達(dá)到最大值時，NaOH、KOH和Na2CO3的蛋清溶膠的pH在10.08±0.05，少量堿的加入中和了部分蛋白質(zhì)電荷，較低的pH和離子強(qiáng)度共同作用使蛋白分子間的靜電排斥作用減小，有利于蛋白質(zhì)分子間的疏水相互作用，凝膠不易破裂;而較高的pH和離子強(qiáng)度使得蛋白質(zhì)分子伸展、解離，不利于蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定［11］，蛋清凝膠破裂強(qiáng)度下降?？偟膩碚f，不同濃度Na2CO3的加入，使得蛋清凝膠的破裂強(qiáng)度與對照相比有了不同程度的提高;而NaOH只有在濃度為0.02、0.04mol/L時和 KOH在濃度為0.02、0.04、0.06mol/L時破裂強(qiáng)度才稍有提高。這與蛋清凝膠的p H有關(guān)。當(dāng)NaOH和KOH在濃度≤0.04mol/L，Na2CO3在濃度≤0.1mol/L 時，p H ＜11，而皮蛋在整個腌制過程中，其pH一般也在11以下［9］。這說明p H過高對蛋清凝膠的破裂強(qiáng)度有不利影響。

圖3 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠破裂強(qiáng)度的影響Fig.3 Effect of 3 kinds of alkali concentration on rupture strength of hen egg white gel

2.4 堿對雞蛋清凝膠白度的影響

由圖4可知，3種堿液變化規(guī)律基本相似，隨著堿濃度的升高，蛋清凝膠白度逐漸降低。究其原因，說明NaOH、KOH和Na2CO33種堿液的加入，蛋白質(zhì)分子內(nèi)的離子基團(tuán)產(chǎn)生強(qiáng)靜電排斥，部分埋藏在蛋白質(zhì)分子內(nèi)的羧基、酚羥基和巰基離子化，促使蛋白質(zhì)分子伸展和溶脹而發(fā)生變性［11］。蛋白質(zhì)變性程度與堿液的濃度呈正相關(guān)，變性后的蛋清凝膠具備了皮蛋蛋白的風(fēng)味和特征，影響了蛋清凝膠的白度。

圖4 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠白度的影響Fig.4 Effect of 3 kinds of alkali concentration on whiteness of hen egg white gel

2.5 堿對雞蛋清凝膠透明度的影響

蛋清凝膠透明度一般同時受到pH和離子強(qiáng)度的影響。這些因素的影響作用原因在于:熱變性后的卵清蛋白的構(gòu)象與天然卵白蛋白的構(gòu)象相似，在接近等電點(diǎn)pH或高離子強(qiáng)度條件下，變性的蛋白質(zhì)分子通過分子間的疏水相互作用隨機(jī)聚集;而在遠(yuǎn)離等電點(diǎn)的pH和低離子強(qiáng)度時，蛋白質(zhì)分子間的靜電斥力妨礙了隨機(jī)聚集的發(fā)生，從而導(dǎo)致有序的線性聚集體形成［12］。實(shí)驗結(jié)果表明(圖5)，不同濃度的堿液對蛋清凝膠的透明度的影響有一定的規(guī)律，呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。當(dāng) NaOH、KOH和Na2CO3濃度分別為 0.02、0.04、0.04mol/L 時，透明度達(dá)到最大，為66.7%、64.7%和61.4%。這可能是因為雞蛋蛋清中各蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)基本在3.9～6.0，而少量堿的加入，使得蛋清凝膠的pH遠(yuǎn)離其等電點(diǎn)，蛋白質(zhì)分子可以形成線性聚集體，蛋清凝膠的透明度有所上升;而隨著堿的繼續(xù)加入，離子強(qiáng)度升高，蛋白分子間隨機(jī)聚集，反而降低了蛋清凝膠的透明度。然而，Na2CO3的添加對改善凝膠的透明度影響較小，推測原因可能是低濃度Na2CO3的添加使得蛋清凝膠的pH較同等濃度NaOH和KOH的要低(圖1)，而高濃度Na2CO3的添加使其離子強(qiáng)度升高，p H和離子強(qiáng)度共同作用使得Na2CO3的添加對蛋清凝膠透明度的影響較小。

圖5 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠透明度的影響Fig.5 Effect of 3 kinds of alkali concentration on transparency of hen egg white gel

2.6 堿對雞蛋清凝膠持水性的影響

pH會影響蛋白質(zhì)分子的離子化作用和凈電荷值，從而影響蛋白分子間的吸引力和排斥力以及蛋白分子與水分子的結(jié)合能力，改變凝膠的持水性［13］。由圖6可知，3種堿液變化規(guī)律基本相似，隨著堿濃度的增加，蛋清凝膠的持水性逐漸升高(與對照相比)。在同一濃度下添加Na2CO3制得的蛋清凝膠持水性比添加NaOH和KOH的要低。當(dāng)堿濃度＜0.04mol/L時，蛋清凝膠持水性顯著上升。這可能是因為蛋清在不加入堿的情況下，蛋白質(zhì)分子間隨機(jī)聚集;加入堿后，線性聚集與隨機(jī)聚集同時存在，線性聚集體之間相互作用形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，隨機(jī)聚集體分散其中，增大了蛋清凝膠的持水性［12］。當(dāng)NaOH添加量在 0.06～0.10mol/L，KOH添加量為 0.06～0.10mol/L，Na2CO3添加量為0.04～0.1mol/L 時，蛋清凝膠持水性均無顯著變化(p＞0.05)。

3 結(jié)論

圖6 三種堿液濃度對雞蛋清凝膠持水性的影響Fig.6 Effect of 3 kinds of alkali concentration on WHC of hen egg white gel

隨著堿濃度的升高，蛋清溶膠的pH逐步提高，凝膠強(qiáng)度降低，凝膠破裂強(qiáng)度先上升后下降，白度下降且不同堿液影響趨勢一致，透明度先上升后下降，持水性升高。然而不同濃度堿液對雞蛋清凝膠特性的影響程度不同。當(dāng)NaOH和KOH在濃度≤0.04mol/L，Na2CO3在濃度≤0.1mol/L 時，p H ＜11，凝膠強(qiáng)度在70g以上，破裂強(qiáng)度增大，最大值分別為300.4、301.3、428.8g，當(dāng) NaOH、KOH 和 Na2CO3濃度分別為0.02、0.04、0.04mol/L時，透明度達(dá)到最大，為66.7%、64.7%和61.4%。

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